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面のニュートンシマを評価する方法

  • 9 March 2022
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原器を合わせた時、Rがずれた場合でのニュートンリングの発生具合をシミュレーションで見たいと考えております。

その際、波面の干渉図形と波面収差マップで確認したいのですが、設定方法を教えてください。

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Best answer by Yihua Hsiao 9 March 2022, 08:18

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干渉図形をしようしてニュートンリングを得るために、二つコンフィグレーションを使用することが必要です。
一つ目が公称システム、一つ目が誤差があるシステムです。
 
この計算について下記の例を作成しましたので、ご参照ください。
この例では

  1. TFRN公差オペラントを使用することで、フリンジ数を指定した誤差がある面を作成します。
  2. マルチコンフィグレーションを使用することで、公称システムと誤差があるシステムと干渉した縞を観察します。

――――――――――――――――――――――――
注:
TFRN: フリンジ数の公差
フリンジ数の公差は、平面または半径の大きな面を公差解析する際にきわめて効果的です。最小値と最大値は、誤差の極値をフリンジ数で表した値 (無次元数) です。テスト波長の定義には、TWAV オペランドを使用します。
―――――――――――――――――――――――――
 
このTFRNオペランドが何をするのかを説明するために、デモ用に最も単純なシステムであるBK7の単純な平行板を作成しました。システム波長とテスト波長を1umに設定して、簡単にしました。そして、TFRN面2に、最大と最小で±1フリンジを入力しました。これは、面の端(半直径の部分)で半波長(0.5λ)のサグ誤差を導入することを意味します。また、SAVE オペランドを使用して、後の解析のために公差解析したファイルを保存しました。下図は設定の画面です。(添付ファイル TFRN_parallel plate.zar)
Graphical user interface, text, applicationDescription automatically generated
 
公差解析を実行して上で、誤差があるシステムを得られます。
(添付ファイルのTFRN Reflection_TSAV_MAX_0002.zar)
 
TFRNで設定したフリンジを観察するには、2つの方法があります。

1つは、Sagの誤差を直接見ることです。

1つのフリンジのTFRNはΔz = N*λ/2 = λ/2 (λ: 波長)の誤差を生成できます。TFRNは、ダブルパスを想定した公差解析オペランドですので、これは2で割る理由です。

 

公称システムと保存された摂動システムの間の面の端のサグ誤差が半波長になります。この場合、公称システムは平坦で、半径方向高さ5mmの上端でのサグは0です。

ここで、保存したTFRN摂動システム(TFRN Reflection_TSAV_MAX_0002.zar)を開き、解析タブの面にあるサグ断面図ツールでサグ値を見ると(データは解析ウィンドウの下部にあるテキスタブからアクセス可能)、面2の端のサグ誤差はちょうど0.5umで、これは波長の半分となることが分かります。
Graphical user interface, diagram, applicationDescription automatically generated
TextDescription automatically generated
 
 
さて、これを干渉図形の設定で観察しようとすると、光路差はΔz*Δn = (0.5l)*(1.5-1) = 0.25λなので、この場合、1/4波 (l/4) が見えます。念のため、BK7 から n = 1.5 のモデルガラスに変更しました。そして、これが下図の干渉図形で観察されることになります。
Graphical user interfaceDescription automatically generated
干渉図形に、干渉させたビームがコンフィグ1(曲率の誤差がある)とコンフィグ2(曲率の誤差がない)です。
Graphical user interface, applicationDescription automatically generated
 
ニュートン環反射で1フリンジを見るには、面をミラーにして光線が反射するようにする必要があります。


参考までに、公称の平行平板システムと摂動システムの両方をここに添付しておきます。

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